麦络维黏土心墙堆石坝的施工技术与质量控制
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第 16卷第 3 期 2010 年 3 月
水利科技与经济
W ater Conservancy Sc ience and T echno logy and E conom y
Vo l 16 N o 3 M ar , 2010
麦络维黏土心墙堆石坝的 施工技术与质量控制
王永旺 , 董京艳
( 1 中国水利水电第七工程局 海外事业部 , 四川 郫县 [摘 要] 611730;
4 黏土区回填施工工艺和质量控制 要点
( 1) 抽样 检查。现场 取样 频率 高 , 检测 项目 多 , 在各 种土料开始回填前都进行 了碾压实 验和填 筑土料 的各种 特性实验 , 保证使用的 各种土 料在上 坝前达 到规范 要求。 在回填过程中平均每 500 m 3常规取样一次 , 另外对特殊区 域增加取 样 频率。 对取 样 不合 格 的 工 作面 根 据 情 况处 理 , 并分析不合格的原因 , 必要时更换料堆。 ( 2) 大坝所处热带地区终年 气候炎热高 温 , 地 表最高 温度可达 70 , 水分散失很快 , 如何在 高温炎热 条件下保 证回填质量 也 成 为这 个 大坝 组 织施 工 和 控制 质 量 的要 点。在整个回填 过程 中 , 上坝 黏土 含水 率控 制在 高 于要 求最优含水率的 - 1% ~ 3% 。工作 面上必须 配有水 车随 时待命 , 在回 填结 束、 现场 取样 完成 后 , 水车 每天 在 黏土 面上洒水养护 , 保 证水 分不 过 分缺 失。在整 个工 作 时间 段中 , 中午有 3 h 间歇时间 , 在中午下班前务必对 还没有回 填完成的黏土面用平碾进 行封面 处理 , 阻止水 分散失 , 保 证填筑质量。 ( 3) 在黏 土 区 的两 侧 , 293 m 高程 以 下 , 上 下 游 各有 2 m宽的加石膏黏土。以正常 的回填 方法施工 难度大 , 且 速度慢。对此区 域回 填的 方法 为 : 将此 区域 的加 石 膏黏 土与中间黏土 共同 做填 筑前 的准 备工 作 , 洒水、 刨毛、 并 用白灰标记出加石膏黏 土的范 围。回填时 先将中 间黏土 正常回填 , 两 边留 出加 石膏 黏 土区 域。待中 间黏 土 填完 平整后 , 对超过 边线 范围 的黏 土进 行清 理 , 以 25 t 汽 车侧 向卸料 , 推土机平料。完成 后统一进行 碾压取 样。因 1 1
2 主要施工技术要求和质量控制要求
2 1 主要施工技术要求
料源分析 , 现场 碾压 实 验与 施工 控 制参 数。大 坝在 填筑前进行了 碾压 实验 , 对 土料 的塑 性、 最优 含 水率、 内 摩擦角、 粘聚 力、 分散 性、 级 配进 行了 分 析。要求 填 筑层 厚、 碾压遍数、 洒水量等符 合碾压实 验确定 的施工 参数要 求 , 保证质量满足设计要求 , 不出现质量遗漏区。
第 3期
< 10 - 7 m / s 。 目标最优含水率为最优 含水率的 + 2% , 最优 含水率现场 认可范围为 最优含 水率的 - 1% ~ + 3% 。最 小压实度 97 % , 平均压实度 99% 。
为 30% ~ 40% , 塑 性 指 数 为 15 % ~ 20% , 渗 透 性 各种黏 性土料施工参数见表 1 。 表 1 各种土料施工参数要求表
[ 中图分类号 ] TV 52 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1006- 7175( 2010) 03- 0350- 02
1 工程概况
苏丹麦络维水 电站 位于 苏丹 共 和国 北方 省 , 尼 罗河 中游 , 距首都喀土 穆约 400 km。 工程 的主要任 务是发 电和 灌溉 , 电站装机 容量 1 250 MW ( 10 125 MW ), 是尼 罗河 上继埃及阿斯旺水电站之后的第二个大型水电站。 土建工程主要包括 拦河大坝 和发电 厂房。大坝 从左 岸至右岸依次为 : 左岸 土堤和 左岸灌 溉取水口 、 左 岸面板 堆石 坝 坝 段 ( 长 1 450 m ) 、左 岸 黏 土 心 墙 坝 坝 段 ( 长 841 m, 最大坝高 65 m ) 、 厂房坝段 ( 长约 300 m ) 、 混凝土非 溢流坝段 ( 长 75 m ) 、 混凝土溢流坝段 ( 长 154 m, 最大坝高 67 m ) 、 右 岸 面 板 堆 石 坝 坝 段 ( 长 4 364 m, 最 大 坝 高 52 m ) 、 右岸土堤及灌 溉取 水口。坝 轴线总 长 9 285 m, 最 大坝高 67 m。 电 站 最 高 运 行 水 位 300 m, 最 低 运 行 水 位 285 m。
2009- 09- 21 王永旺 ( 1983- ), 男 , 河北饶阳人 , 助理工程师 , 学士 ; 董京艳 ( 1985- ) , 女 , 湖北宜昌人 , 学士
350
王永旺 , 等 : 麦络维黏土心墙堆石坝的施工技术与质量控制
交接 部位 , 用来 减小 心墙土 料作 用在截 水墙 上的垂 直压 力。 ( 4) 1B 料为低塑 性黏土 , 1B 料 < 0 075 mm粒径 含量
区料中添加有石膏 , 当与 混凝土 接触时会 有化学 反应 , 在 回填时应避 免此种料直接与混凝土相接触。 ( 4) 该 心墙坝填料 种类 很多 , 功 能各 自不 同 , 施工 要 求也不一样 。边角 部位 大型 施工 设备 难以 运 行 , 此处 是 质量控制的关键 , 也是最 容易出 现缺陷的 部位 , 必须 加强 质量控制。另 外在 每一 种料 的料 堆使 用之 前 , 必 须进 行 标准击实实验 , 确定最大 干密度 和最优含 水率 , 以便 于控 制上坝土料 的含水率和压实度。 ( 5) 为 了对施工中的每一项作业 进行控制 , 以达 到合 同规范和工 程师的要求 , 项目部 成立由技 术质量 部、 施工 部、 试验室和土石方工区 共同组 成的质量 管理小 组 , 小组 配备专业检验、 试验工程 师 , 施 工工区 下属的 作业队 配备 质量检查人 员来共同对质 量进行控 制。在质 量管理 小组 的领导下 , 负责全过程 的质量 管理。施工 前 , 由专业 工程 师 向作 业队技 术负 责人和 作业 人员对 各工 序、 特别 是关 键工序的施工方法、 质量 措施进 行交底 , 明确 质量控 制要 点 , 并在施工 中严 格控 制。分层 填筑 前测 放 各区 坝料 填 筑边 线 , 边 线用白灰粉 标示 , 并设厚度标 志杆 , 复核层厚。 因坝面上多 种料同时施工 , 卸料 配专人指 挥 , 车辆上 坝必 须挂牌 , 注明装料名称 , 防止坝料卸错部位。
D0 1区、 1 1区
075
> 40 %,
0 3m
LL > 50 %, PI > 15% , K < 10- 7 m / s
30 % <D0 1B 区
075 <
45%
特殊区域 ( + 1% ~ + 2 % ) 普通区域 ( - 2% ~ + 2 % )
15 % < P I < 25 % K < 10- 7 m / s
3 2 坝体材料
( 1) 1 区 料 < 0 075 mm 粒 径 含 量 > 40 % 。液限 < 50% , 塑性指数 > 15% 。有机 物的 含量应 < 1% 。现 场黏 土料 85 % 的样品 显示为非分散性。碾压 后的黏土料 的渗 透系 数 < 10- 7 m /s 。 黏 土 料 的 最 小 摩 擦 角 22 , 内 聚 力 15 kN /m 2。 平均干密度为最优含水下干密度 的 98% , 最小 干密度为 最优 含 水 下干 密 度的 96 % 。 根据 碾 压 试验 结 果 , 目标最优含水率为最优含水率的 + 2% , 最优含水率现 场认 可范围 为最 优含水 率的 - 1% ~ + 3% 。 1 区料共 计 522 629 m 3 。 ( 2) 1 1 区料为从 L 料场 开采而来的 土料加 入 4% 的Leabharlann Baidu石 膏配 制而成 , 上 坝前 料堆的 含水 控制在 大于 最优 含水 率的 - 1 % ~ + 3 % 为 宜。 1 1 区 料 共计 213 666 m 3 。1 1 区料与 1 区料 除分 散性外 性质 略同。 1 1 区 料对 分散 性 要求较为严 格。进行 了多次双 比重实 验和针 孔实验 均不 显示分散性 。质量满 足要求。 ( 3) 22 区料为 高塑性黏 土 , 弹性模 量小、 塑 性高 且含 水率高 , 由 80% 尼罗河淤泥掺入 20% 膨润 土 ( 质 量比 ) 加 水 拌制 而成 , 位于 混凝 土截水 墙顶 部与心 墙黏 土材 料的
料种类 材料要求 碾压要求 高于最优含水率 ( + 2% ~ + 4 % ) 特殊区域 压实度 平均 > 97 % 最小 > 95 % 碾压遍数 静压 2 遍 震压 4 遍 震压 6 遍 人工夯实 ( + 0% ~ + 2 % ) 平均 > 98 % 最小 > 96 % 平均 > 99 % 最小 > 97 % 平均 > 99 % 最小 > 98 % 单项不低于 22区料 PI > 50% ( + 1% ~ + 4 % ) 90% M DD, 不高于 95% M DD 静压 2 遍 + 震碾 4 遍 12 t平碾 1m 静压 2 遍 震压 4 遍 震压 6 遍 与 1区相同 碾压设备 19 t凸碾 19 t凸碾 12 t平碾 人工夯 19 t凸碾 19 t凸碾 12 t平碾 0 3m 搭接宽度
351
[ 参考文献 ]
[ 1] 张宗亮 , 袁友仁 , 冯业林 糯扎 渡水电站 高心墙 堆石 坝关键技术研究 [ J] 水力发电 , 2006, ( 11): 5- 8 [ 2] 殷楚罗 , 潘广宇 徐村 水电 站黏土 心墙 堆石 坝施 工 [ J] 四川水力发电 , 2000, 19( 3): 39- 43 ( 编辑 : 杨 文)
1 2
2 三峡大学 土木水 电学院 , 湖北 宜昌
443002)
探讨了心墙区高塑性黏土、 一般塑性黏土 、 石膏黏土及顶部低塑性黏土 4 种黏性土 料的施工技术及质量控制措施, 并根据大量取样实验结果 , 适时调整黏土的施工工艺。 实践证 明: 这些措施保证了大坝填筑的顺利进行, 并取得了良好的质量效果 , 供同类工程参考。 [ 关键词 ] 麦络维心墙堆石坝; 黏性土料 ; 施工技术 ; 质量控制
3 坝体分区与材料
3 1 心墙坝分区
坝体基 本剖面为 中央 直立 黏 土心 墙坝 形 式 , 即中 央 为黏土直心 墙 , 直心墙 两侧为 反滤层 , 堆石 体坝壳。 坝体 剖面图 略。 1 区 料为 普 通 黏 土 , 1 1 区 料 为 黏土 中 加 入 4% 石膏后的黏土 , 1B 料为低塑性 黏土 , 22 区 料为高 塑性 黏土。 13L 为黏土 与砂 混合料 , 料 源为 黏土料 场覆 盖层。 2 区料为细砂 , 3 区料为粗砂 , 3A 料为 细石料 , 4 区料 为粗 石料 , 8 区料为上游大块石护坡料 , 9 区料为下游石块护坡 料。
2 2 主要质量控制目标
麦络维大坝心 墙坝 处于 原始 河 道上 , 基 础为 深 厚覆 盖层。施工质量控制的 关键是控 制沉降 量、 渗 水量、 稳定 性。大坝处于撒哈拉沙漠边缘 , 气候 干旱少雨 , 高温炎热 , 水分 蒸发大 , 施 工过 程中填 料的 水分控 制也 是一个 关键 因素。 [ 收稿日期 ] [ 作者简介 ]
水利科技与经济
W ater Conservancy Sc ience and T echno logy and E conom y
Vo l 16 N o 3 M ar , 2010
麦络维黏土心墙堆石坝的 施工技术与质量控制
王永旺 , 董京艳
( 1 中国水利水电第七工程局 海外事业部 , 四川 郫县 [摘 要] 611730;
4 黏土区回填施工工艺和质量控制 要点
( 1) 抽样 检查。现场 取样 频率 高 , 检测 项目 多 , 在各 种土料开始回填前都进行 了碾压实 验和填 筑土料 的各种 特性实验 , 保证使用的 各种土 料在上 坝前达 到规范 要求。 在回填过程中平均每 500 m 3常规取样一次 , 另外对特殊区 域增加取 样 频率。 对取 样 不合 格 的 工 作面 根 据 情 况处 理 , 并分析不合格的原因 , 必要时更换料堆。 ( 2) 大坝所处热带地区终年 气候炎热高 温 , 地 表最高 温度可达 70 , 水分散失很快 , 如何在 高温炎热 条件下保 证回填质量 也 成 为这 个 大坝 组 织施 工 和 控制 质 量 的要 点。在整个回填 过程 中 , 上坝 黏土 含水 率控 制在 高 于要 求最优含水率的 - 1% ~ 3% 。工作 面上必须 配有水 车随 时待命 , 在回 填结 束、 现场 取样 完成 后 , 水车 每天 在 黏土 面上洒水养护 , 保 证水 分不 过 分缺 失。在整 个工 作 时间 段中 , 中午有 3 h 间歇时间 , 在中午下班前务必对 还没有回 填完成的黏土面用平碾进 行封面 处理 , 阻止水 分散失 , 保 证填筑质量。 ( 3) 在黏 土 区 的两 侧 , 293 m 高程 以 下 , 上 下 游 各有 2 m宽的加石膏黏土。以正常 的回填 方法施工 难度大 , 且 速度慢。对此区 域回 填的 方法 为 : 将此 区域 的加 石 膏黏 土与中间黏土 共同 做填 筑前 的准 备工 作 , 洒水、 刨毛、 并 用白灰标记出加石膏黏 土的范 围。回填时 先将中 间黏土 正常回填 , 两 边留 出加 石膏 黏 土区 域。待中 间黏 土 填完 平整后 , 对超过 边线 范围 的黏 土进 行清 理 , 以 25 t 汽 车侧 向卸料 , 推土机平料。完成 后统一进行 碾压取 样。因 1 1
2 主要施工技术要求和质量控制要求
2 1 主要施工技术要求
料源分析 , 现场 碾压 实 验与 施工 控 制参 数。大 坝在 填筑前进行了 碾压 实验 , 对 土料 的塑 性、 最优 含 水率、 内 摩擦角、 粘聚 力、 分散 性、 级 配进 行了 分 析。要求 填 筑层 厚、 碾压遍数、 洒水量等符 合碾压实 验确定 的施工 参数要 求 , 保证质量满足设计要求 , 不出现质量遗漏区。
第 3期
< 10 - 7 m / s 。 目标最优含水率为最优 含水率的 + 2% , 最优 含水率现场 认可范围为 最优含 水率的 - 1% ~ + 3% 。最 小压实度 97 % , 平均压实度 99% 。
为 30% ~ 40% , 塑 性 指 数 为 15 % ~ 20% , 渗 透 性 各种黏 性土料施工参数见表 1 。 表 1 各种土料施工参数要求表
[ 中图分类号 ] TV 52 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1006- 7175( 2010) 03- 0350- 02
1 工程概况
苏丹麦络维水 电站 位于 苏丹 共 和国 北方 省 , 尼 罗河 中游 , 距首都喀土 穆约 400 km。 工程 的主要任 务是发 电和 灌溉 , 电站装机 容量 1 250 MW ( 10 125 MW ), 是尼 罗河 上继埃及阿斯旺水电站之后的第二个大型水电站。 土建工程主要包括 拦河大坝 和发电 厂房。大坝 从左 岸至右岸依次为 : 左岸 土堤和 左岸灌 溉取水口 、 左 岸面板 堆石 坝 坝 段 ( 长 1 450 m ) 、左 岸 黏 土 心 墙 坝 坝 段 ( 长 841 m, 最大坝高 65 m ) 、 厂房坝段 ( 长约 300 m ) 、 混凝土非 溢流坝段 ( 长 75 m ) 、 混凝土溢流坝段 ( 长 154 m, 最大坝高 67 m ) 、 右 岸 面 板 堆 石 坝 坝 段 ( 长 4 364 m, 最 大 坝 高 52 m ) 、 右岸土堤及灌 溉取 水口。坝 轴线总 长 9 285 m, 最 大坝高 67 m。 电 站 最 高 运 行 水 位 300 m, 最 低 运 行 水 位 285 m。
2009- 09- 21 王永旺 ( 1983- ), 男 , 河北饶阳人 , 助理工程师 , 学士 ; 董京艳 ( 1985- ) , 女 , 湖北宜昌人 , 学士
350
王永旺 , 等 : 麦络维黏土心墙堆石坝的施工技术与质量控制
交接 部位 , 用来 减小 心墙土 料作 用在截 水墙 上的垂 直压 力。 ( 4) 1B 料为低塑 性黏土 , 1B 料 < 0 075 mm粒径 含量
区料中添加有石膏 , 当与 混凝土 接触时会 有化学 反应 , 在 回填时应避 免此种料直接与混凝土相接触。 ( 4) 该 心墙坝填料 种类 很多 , 功 能各 自不 同 , 施工 要 求也不一样 。边角 部位 大型 施工 设备 难以 运 行 , 此处 是 质量控制的关键 , 也是最 容易出 现缺陷的 部位 , 必须 加强 质量控制。另 外在 每一 种料 的料 堆使 用之 前 , 必 须进 行 标准击实实验 , 确定最大 干密度 和最优含 水率 , 以便 于控 制上坝土料 的含水率和压实度。 ( 5) 为 了对施工中的每一项作业 进行控制 , 以达 到合 同规范和工 程师的要求 , 项目部 成立由技 术质量 部、 施工 部、 试验室和土石方工区 共同组 成的质量 管理小 组 , 小组 配备专业检验、 试验工程 师 , 施 工工区 下属的 作业队 配备 质量检查人 员来共同对质 量进行控 制。在质 量管理 小组 的领导下 , 负责全过程 的质量 管理。施工 前 , 由专业 工程 师 向作 业队技 术负 责人和 作业 人员对 各工 序、 特别 是关 键工序的施工方法、 质量 措施进 行交底 , 明确 质量控 制要 点 , 并在施工 中严 格控 制。分层 填筑 前测 放 各区 坝料 填 筑边 线 , 边 线用白灰粉 标示 , 并设厚度标 志杆 , 复核层厚。 因坝面上多 种料同时施工 , 卸料 配专人指 挥 , 车辆上 坝必 须挂牌 , 注明装料名称 , 防止坝料卸错部位。
D0 1区、 1 1区
075
> 40 %,
0 3m
LL > 50 %, PI > 15% , K < 10- 7 m / s
30 % <D0 1B 区
075 <
45%
特殊区域 ( + 1% ~ + 2 % ) 普通区域 ( - 2% ~ + 2 % )
15 % < P I < 25 % K < 10- 7 m / s
3 2 坝体材料
( 1) 1 区 料 < 0 075 mm 粒 径 含 量 > 40 % 。液限 < 50% , 塑性指数 > 15% 。有机 物的 含量应 < 1% 。现 场黏 土料 85 % 的样品 显示为非分散性。碾压 后的黏土料 的渗 透系 数 < 10- 7 m /s 。 黏 土 料 的 最 小 摩 擦 角 22 , 内 聚 力 15 kN /m 2。 平均干密度为最优含水下干密度 的 98% , 最小 干密度为 最优 含 水 下干 密 度的 96 % 。 根据 碾 压 试验 结 果 , 目标最优含水率为最优含水率的 + 2% , 最优含水率现 场认 可范围 为最 优含水 率的 - 1% ~ + 3% 。 1 区料共 计 522 629 m 3 。 ( 2) 1 1 区料为从 L 料场 开采而来的 土料加 入 4% 的Leabharlann Baidu石 膏配 制而成 , 上 坝前 料堆的 含水 控制在 大于 最优 含水 率的 - 1 % ~ + 3 % 为 宜。 1 1 区 料 共计 213 666 m 3 。1 1 区料与 1 区料 除分 散性外 性质 略同。 1 1 区 料对 分散 性 要求较为严 格。进行 了多次双 比重实 验和针 孔实验 均不 显示分散性 。质量满 足要求。 ( 3) 22 区料为 高塑性黏 土 , 弹性模 量小、 塑 性高 且含 水率高 , 由 80% 尼罗河淤泥掺入 20% 膨润 土 ( 质 量比 ) 加 水 拌制 而成 , 位于 混凝 土截水 墙顶 部与心 墙黏 土材 料的
料种类 材料要求 碾压要求 高于最优含水率 ( + 2% ~ + 4 % ) 特殊区域 压实度 平均 > 97 % 最小 > 95 % 碾压遍数 静压 2 遍 震压 4 遍 震压 6 遍 人工夯实 ( + 0% ~ + 2 % ) 平均 > 98 % 最小 > 96 % 平均 > 99 % 最小 > 97 % 平均 > 99 % 最小 > 98 % 单项不低于 22区料 PI > 50% ( + 1% ~ + 4 % ) 90% M DD, 不高于 95% M DD 静压 2 遍 + 震碾 4 遍 12 t平碾 1m 静压 2 遍 震压 4 遍 震压 6 遍 与 1区相同 碾压设备 19 t凸碾 19 t凸碾 12 t平碾 人工夯 19 t凸碾 19 t凸碾 12 t平碾 0 3m 搭接宽度
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[ 参考文献 ]
[ 1] 张宗亮 , 袁友仁 , 冯业林 糯扎 渡水电站 高心墙 堆石 坝关键技术研究 [ J] 水力发电 , 2006, ( 11): 5- 8 [ 2] 殷楚罗 , 潘广宇 徐村 水电 站黏土 心墙 堆石 坝施 工 [ J] 四川水力发电 , 2000, 19( 3): 39- 43 ( 编辑 : 杨 文)
1 2
2 三峡大学 土木水 电学院 , 湖北 宜昌
443002)
探讨了心墙区高塑性黏土、 一般塑性黏土 、 石膏黏土及顶部低塑性黏土 4 种黏性土 料的施工技术及质量控制措施, 并根据大量取样实验结果 , 适时调整黏土的施工工艺。 实践证 明: 这些措施保证了大坝填筑的顺利进行, 并取得了良好的质量效果 , 供同类工程参考。 [ 关键词 ] 麦络维心墙堆石坝; 黏性土料 ; 施工技术 ; 质量控制
3 坝体分区与材料
3 1 心墙坝分区
坝体基 本剖面为 中央 直立 黏 土心 墙坝 形 式 , 即中 央 为黏土直心 墙 , 直心墙 两侧为 反滤层 , 堆石 体坝壳。 坝体 剖面图 略。 1 区 料为 普 通 黏 土 , 1 1 区 料 为 黏土 中 加 入 4% 石膏后的黏土 , 1B 料为低塑性 黏土 , 22 区 料为高 塑性 黏土。 13L 为黏土 与砂 混合料 , 料 源为 黏土料 场覆 盖层。 2 区料为细砂 , 3 区料为粗砂 , 3A 料为 细石料 , 4 区料 为粗 石料 , 8 区料为上游大块石护坡料 , 9 区料为下游石块护坡 料。
2 2 主要质量控制目标
麦络维大坝心 墙坝 处于 原始 河 道上 , 基 础为 深 厚覆 盖层。施工质量控制的 关键是控 制沉降 量、 渗 水量、 稳定 性。大坝处于撒哈拉沙漠边缘 , 气候 干旱少雨 , 高温炎热 , 水分 蒸发大 , 施 工过 程中填 料的 水分控 制也 是一个 关键 因素。 [ 收稿日期 ] [ 作者简介 ]